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陶瓷基板都有什么材料制作呢

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2021-3-8     浏览次数:    
  陶瓷基板材料因其优异的导热性和气密性而被广泛应用于电力电子、电子封装、混合微电子和多芯片模块。本文简要介绍了陶瓷基板的现状和未来发展。

  (一)塑料材料VS陶瓷材料。

  塑料,尤其是环氧树脂,由于其良好的经济性,在整个电子市场上仍然占据主导地位,但许多特殊领域如高温、线膨胀系数不匹配、气密性、稳定性、力学性能等显然不适合,即使在环氧树脂中加入大量的有机溴化物,也无济于事。

  塑料,尤其是环氧树脂,由于其良好的经济性,在整个电子市场上仍然占据主导地位,但许多特殊领域如高温、线膨胀系数不匹配、气密性、稳定性、力学性能等显然不适合,即使在环氧树脂中加入大量的有机溴化物,也无济于事。

  (二)陶瓷基板材料的主要类别。

  1、Al2O3。

  到目前为止,氧化铝基板是电子工业中常用的基板材料,因为与大多数其他氧化物陶瓷在机械、热学和电学性能上相比,它具有较高的强度和化学稳定性,并且原料来源丰富,适合各种技术制造和不同形状。

  2、BeO.

  导热系数比铝高,用在需要高导热系数的地方。但当温度超过300℃时,下降很快。重要的是它的毒性限制了它的发展。

  3、氮化铝.

  氮化铝有两个重要的性质值得注意:一是高热导率,二是与硅匹配的膨胀系数。缺点是即使表面有很薄的氧化层,也会影响导热性能。只有严格控制材料和工艺,才能制造出一致性好的氮化铝基板。目前,我国大规模氮化铝生产技术还不成熟。AlN相对于Al2O3的价格要高很多,这也是制约其发展的瓶颈。基于以上原因,可以知道氧化铝陶瓷由于其优越的综合性能,在微电子、电力电子、混合微电子、功率模块等领域仍处于主导地位。


陶瓷基板


  (3)陶瓷基板的制造。

  制造高纯度陶瓷基板是困难的。大多数陶瓷熔点高,硬度大,限制了陶瓷加工的可能性。因此,熔点较低的玻璃往往掺杂在陶瓷基板中用于助熔或粘接,使产品易于加工。Al2O3、BeO和AlN基板的制备工艺相似。将基材研磨成直径约几微米的粉末,并与不同的玻璃助熔剂和粘合剂(包括粉末中的氧化镁和氧化钙)混合。此外,在混合物中加入一些有机粘合剂和不同的增塑剂,然后球磨以防止团聚并使组分均匀,形成绿色陶瓷片,高温烧结。目前,陶瓷成型主要有以下几种方法:

  1.辊压:将浆料喷在平整的表面上,部分干燥,形成像腻子一样粘稠的薄片,然后将薄片送到一对平行的大辊上进行辊压,得到厚度均匀的生陶瓷片。

  2.流延:浆料用锋利的刀片涂布,在移动的传送带上形成薄片。与其他工艺相比,这是一个低压工艺。

  3.粉末压制:粉末在大压力(约138兆帕)下在硬模腔中烧结。虽然压力不均匀可能会导致过度翘曲,但通过这种工艺生产的烧结零件致密,公差很小。

  4.等静压粉末压制:此工艺采用水或甘油包围的模具,使用高达69MPa的压力,更加均匀,制成的零件翘曲更少。

  5.挤出:浆料通过模具挤出。该工艺中使用的浆料粘度低,难以获得小的公差。但是,这种工艺经济,可以获得比其他方法更薄的零件。

  (4)底物类型及其特性的比较。

  目前常见的陶瓷散热基板有四种:HTCC、LTCC、DBC和DPC,其中HTCC是较早开发的技术。然而,由于烧结温度高,电极材料的选择有限,制造成本相对昂贵,这促进了LTCC的发展。虽然LTCC将共烧温度降低到850℃左右,但其缺点是尺寸精度和产品强度难以控制。

  但是,DBC和DPC是近年来在中国已经开发并可以大规模生产的专业技术。DBC通过高温加热将Al2O3和铜板结合,其技术瓶颈是难以解决Al2O3和铜板之间的微孔问题,这使得产品的大规模生产能量和产量受到极大挑战。DPC技术采用直接镀铜技术在Al2O3基板上沉积Cu,其工艺结合了材料和薄膜技术,产品是近年来常用的陶瓷散热基板,但材料控制和工艺技术集成能力较高,使得进入DPC行业和稳定生产的技术门槛相对较高。
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